威海磷酸铁锂电池回收之全自动电池的拆解仪器

  全自动电池拆解仪器目前处于试用阶段,发展了针对不同型号电池的气体收集装置,以及发展了常规测试设备的气氛保护壳或样品转移盒以实现样品转移和测试过程中的惰性气氛保护。

  锂电池内部各类失效常规的表征分析技术,分别从电极和材料两个角度讲解了电极表面覆盖膜、颗粒表面覆盖膜、材料孔隙堵塞、材料接触失效、颗粒破碎、过渡金属溶出与迁移等失效的表征技术。而在更为微观的原子层面的材料失效表征,以及三维成像表征方面仍然存在不足。

  因此,一些原位实验技术、同步辐射技术、中子衍射技术、重构成像技术、纳米CT、球差电镜等也被引入到锂电池失效分析中, 揭示了更深层次的失效机理。但失效分析并不是以高端表征分析手段为噱头,而是根据失效问题进行严格、完备的逻辑分析后, 制定合适的分析流程,采用必要的表征分析手段。

威海磷酸铁锂电池回收之锂电池在新能源汽车领域的应用展望

  在新能源汽车领域的应用展望  2020年以来，磷酸铁锂电池市场开始回暖，进入到新的增长周期，去年年初特斯拉与宁德时代合作入局“无钴电池”，让磷酸铁锂电池再一次回到舞台中央。

  特斯拉电动车搭载磷酸铁锂电池无疑迅速拉开了磷酸铁锂电池在动力电池市场强势回归的序幕。受国产Model 3、比亚迪汉EV、宏光MINI EV等多款配套磷酸铁锂电池的车型销量大幅增长带动，包括宁德时代、比亚迪、国轩高科、瑞浦能源、鹏辉能源等多家电池企业，在乘用车市场的LFP电池装机电量大增。根据行业数据统计，磷酸铁锂电池出货量占动力电池总出货量比例从2019年28%回升至2020年的35-40%左右。

威海磷酸铁锂电池回收之锂电池过充机理及防过充措施

  本文通过实验和仿真研究了一款正极为NCM111+LMO的40Ah软包电池的过充性能，过充电流分别为0.33C、0.5C和1C。电池尺寸为 240mm * 150mm * 14mm。（按照额定电压3.65V计算，其体积比能量约290Wh/L，比能量还是比较低的） 过充过程中的电压、温度和内阻变化见。

  可以大致分为四个阶段： 第一阶段：1<SOC<1.2，电池内部没有发生明显的副反应，电池温度和内阻变化较小。 第二阶段：1.2<SOC<1.4，正极中的Mn发生溶解，在正极侧电解液氧化，在负极表面金属锂析出。金属锂与溶剂反应使SEI膜变厚，电池阻抗增加，电池温度开始缓慢上升。 第三阶段：1.4<SOC<1.6，电池温度上升加快，电池鼓胀明显，正极侧电解液氧化加速，放出大量的热和气体。负极表面金属锂继续析出，SEI膜开始分解，锂化的石墨与电解液发生反应。由于正极材料结构的变化，电池电压达到峰值5.2V后略微下降。 第四阶段：SOC>1.6，电池内压超限，壳体发生破裂，隔膜收缩变形，电池热失控。电池内部发生短路，大量能量迅速释放，电池温度急剧上升至780℃。

威海磷酸铁锂电池回收之锂电池常见的制备过程

  锂电池本身就是属于现代控制论中的灰箱(灰色系统), 即对其内部物理、化学变化机理及热力学与动力学过程不是完全了解。众所周知, 锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质、溶剂、导电剂、黏结剂、集流体、极耳等组 成.电池制备流程包含前段、中段、末段三部分, 包括打浆、涂布、烘干、辊压、分条、配片、模切或卷绕、入壳、极耳焊接、注液、封口焊接、化成分容等步骤. 

  锂电池常见的制备过程, 图中描述了各个生产过程中存在的影响电池使用性能的因素。但各个关键材料之间并不是独立存在的, 各个制备步骤也不是独立存在, 它们之间是相互关联、相互影响的,且会因应用领域的改变而发生较大变化。

威海磷酸铁锂电池回收之锂电池的失效的方向

  锂电池的失效分析分为两个方向: 

  其一为基于锂电池失效的诊断分析, 是以失效为出发点, 追溯到电池材料的失效机理, 以达到分析失效原因的目的; 

  其二为基于累积失效原因数据库的机理探索分析, 是以设计材料的失效点为出发点, 探究锂电池失效发生过程的各类影响因素, 以达到预防为主的目的.

威海磷酸铁锂电池回收之锂电池的机理分析

  锂电池的机理分析主要在高校和研究所开展,其从基础科学的角度,对锂电池失效问题进行分析研究,在测试分析技术方面有着丰富的经验.大量的先进测试表征技术应用到锂电池的测试分析中, 如中子衍射、纳米CT、球差电镜以及原位检测技术等,这为更加精准地分析材料层面的失效机理提供了支持。

  Xu等采用原位透射X射线成像技术深层次地研究了软包电池中LiCoO2材料的形貌结构失效与化学元素分布之间的变化关系以及相关的失效机理; Finegan等采用原位高 频X射线断层扫描仪结合热成像技术,“原位”可视化地研究了两款商业电池在不同条件引起的热失控过程中内部结构和热动力学的变化,为研究和预测热量生成和消散的关键因素提供了技术支持。